为-40~80°C,选择轴向型。
4.5 加热器的选择
油液温度过高时,将加速油液的老化变质,同时使油液的粘度降低,或者造成元件内泄漏量变大,油液温度过低时,油液粘度过大,从而使泵吸油困难,为了保证油液能在正常的范围内工作,需要对系统油液温度进行必要的控制,即对油液进行加热或冷却。
加热器的作用在于低温起动时,将油液温度升高到适当的值(15℃)。采用电加热器加热,加热器安装在油箱内。
根据《液压系统设计元器件选型手册》加热器的发热能力可按下式估算: N?c?V?Q1800?900?0.672?15??4.536kw T3600其中 N——加热器发热能力(kW);
C——油的比热容,一般取c=1680~2094J/(kg·K),取c=1800J/(kg·K); ?——油的密度,取?=900kg/m3;
m3; V——油箱内油液体积(m3),本实验台中 V?1.2?0.8?0.7?0.8?0672 ?Q——油加热后温升(°C),取?Q=15°C; T——加热时间(s),取T=3600s。 所以加热器的功率P=N/?=
4.536=6.48kw 0.7其中 ?——热效率,一般去?=0.6~0.8,取?=0.7
根据《液压系统设计元器件选型手册》,选SRY型油用电加热器,结合以上所需加热器的功率和油箱的尺寸,加热器的规格为SRY4-220/4,数量为2个,功率为4kw。
4.6 过滤器的选择
过滤器可以清除液压系统工作介质中的固体污染物,使工作介质保持清洁,延长液压元件的使用寿命,并保证其工作性能可靠。液压系统故障的75%左右都是由介质的污染造成的。所以过滤器对液压系统来说是不可缺少的重要辅件。
吸油过滤器选择YX※型管式吸油过滤器,由于系统的流量为65L/min,过滤材料选择不锈钢网,过滤精度选择100?m,选择管式联接,故吸油过滤器的型号为YXG-100?100 L。
4.7 压力表仪器的选择
齿轮泵工作过程中有轻微震动,故采用耐震压力表,由于系统的最高压力为25MPa,所以压力表量程选择0~40MPa即可,所以选择YN-100-T。
4.8 流量计的选择
根据《液压系统设计元器件选型手册》,流量计选择LC12型椭圆齿轮流量计,根据前面的计算,本系统的流量为65L/min,液压油粘度选择2~8MPa·s,故选择流量计的公称通径为25mm。
4.9 冷却器的选择
经考察一般实验台的工作场所均有水源,故冷却方式可以选择水冷却的方式。根据《液压系统设计元器件选型手册》,水冷式冷却器的冷却面积计算公式为
A?Nh?Nhd
K?Tav其中 A——冷却器的冷却面积(m2); Nh——液压系统发热量(W); Nhd——液压系统传热两(W); K——传热系数,取K=40; ?Tav——平均温差(°C); ?Tav?(T1?T2)?(t1?t2)=10°C;
2 T1、T2——进口和出口油温(°C); t1、t2——进口和出口水温(°C);
W 系统发热量和散热量的估算:Nh?Np(1??c)?22000?(1?70%)?6600其中 Np——输入泵的功率(W),Np=22000W;
?c——系统的总效率。合理、高效的系统为70%~80%,一般系统仅达到50%~60% ,本系统去70%
Nhd?K1A?t=40?2(0.56?0.84?0.96)?30?5664W
其中 K1——油箱传热系数(W/m2·K),K1取值如下表4-1,取K1=40。 A——油箱传热面积(m2); ?t——油温与环境温度之差(°C)
所以冷却面积为A=
6600?5664?1.17m2
40?20冷却水用量Qs(m3/s)的计算:Qs?Qs?cr(T1?T2)Q
csrs(t2?t1)2010?900?301.08?10?3?5.86m3/s
1?1000?10其中 c——油的比热容[J/(kg·K)],一般c=2010J/kg·K; cs——水的比热容[J/(kg·K)],一般cs=1J/kg·K; rs——水的密度,一般取rs=1000kg/m3; Q——油液的流量(m3/s)。 所以冷却器选择4LQF3型。
4-1 油箱传热系数
油箱传热情况 整体式油箱,通风差 单体式油箱,通风好 上置式油箱,通风好 强制通风的油箱
传热系数K1/[W·(㎡·K)
11~28 29~57 58~74 142~341
?1]
液压元件的选型如下表4-2所示:
表4-2 液压元件的选型
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
元件 节流阀 溢流阀 空气过滤器 温度计 液位计 加热器 过滤器 压力表 流量计
型号 DRV-10-3-10 DB25AG1-50 EF6-80 WWS型双金属 YK-60/300 SRY4-220/4 YXG-100×100 L YN-100-T LC12
个数 1 1 1 1 1 2 1 1 1
10 冷却器 4LQF3 1
5 油箱的设计
5.1 概述
液压油箱在液压系统中的主要作用是储油、散热、分离油中所含空气及消除泡沫。选用油箱首先考虑其容量,一般移动式设备取泵最大流量的2~3倍,固定是设备取3~4倍;然后考虑油箱油位,当系统全部液压油缸伸出后油箱油面不得低于最低油位,当油缸回缩以后油面不得高于最高油位;最后考虑油箱结构,传统油箱内的隔板并不能起沉淀脏物的作用,应沿油箱纵轴线安装一个垂直隔板。此隔板一端和油箱端板之间留有空位使隔板两边空间连通,液压泵的浸出油口布置在不连通的一段隔板两侧,使进油和回油之间的距离最远,液压油箱多起一些散热作用。
按油面是否与大气相通,油箱可分为开式和闭式。开式油箱广泛应用于一般液压系统,它在油箱盖上装有空气滤清器,沟通油箱内部与大气的连接,并兼作注油口用。开式油箱结构简单,安装维护方便。闭式油箱一般用于压力油箱,内充一定压力的惰性气体,充气压力可达0.05MPa。
按照油箱的形状来分,油箱可分为矩形油箱和圆罐形油箱。矩形油箱制造容易,箱上易于安放液压器件,所以被广泛采用;圆罐形油箱强度高,重量轻,易于清扫,但制造较难,占地空间较大,大型冶金设备中经常采用。
5.2 油箱的设计计算
油箱有足够的容积:①能满足散热的要求;②在系统停止工作时能容纳所有的工作介质,工作时又能保持适当的液位。
按照经验公式确定油箱的容量,如下:
V?aqv (5-1)
式中 qv——液压泵每分钟排出压力油的容积(m3); a——液压经验系数。
表5-1 液压经验系数a
系统类型 行走机械 低压系统 中压系统 锻压机械 冶金 a 1~2 2~4 5~7 6~12 10 本系统为中高压系统,a取7,得到: V=7×65?10?3=0.456(m3)
5.3 油箱外形尺寸设计
油箱尺寸高、宽、长之比可以取1:1:1至1:2:3之间 主油箱 0.7m×0.8m×1.2m
V=0.7×0.8×1.2×80%=0.5376>0.456(m3)
为了安装方便,可以将油箱盖内壁的大小稍大于油箱外壁2~3mm。
5.4 油箱上液压元件的布局
吸油管、回油管应插入最低液面以下,防止吸空和回油飞溅产生气泡。管口与箱底、箱壁距离一般不小于管径的3倍,回油管口应截成45错误!未找到引用源。斜角,以增大回流截面,并使斜面对着箱壁,以利散热和沉淀杂质。
吸油管和回油管之间的距离要尽可能地远些,之间应设置隔板,以加大液流循环的途径,提高散热、分离空气及沉淀杂质的效果。隔板高度为液面高度的2/3。隔板与油箱内表面之间采用焊接连接,焊缝应该满焊,不要留下可能无法清理的藏污纳垢的缝隙。
油箱上应该周边密封的盖板,盖板上有空气过滤器,注油和通气一般都是由一个空气过滤器完成,在最低处设置放油阀。
油箱底部应距地面150mm以上,以便于搬运、放油和散热。油箱的适当位置要设吊耳,便于调运,还要设置液位计,以便于读取液位。
油箱内表面的防腐处理要给予充分的注意。不但要顾及与介质的相容性,还要考虑处理后的可加工性、制造到投入使用之间的时间间隔以及经济性。
下图5-1即为油箱的装配图: